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    奧斯特實驗

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    奧斯特實驗

    1820年4月的一天,丹麥科學家奧斯特在上課時,無意中讓通電的導線靠近指南針,他突然發現了一個現象。

    這個現象并沒有引起在場其他人的注意,而奧斯特卻是個有心人,他非常興奮,緊緊抓住這個現象,接連三個月深入地研究,反復做了幾十次實驗。

    通過實驗,奧斯特發現通電導線周圍存在著磁場的實驗。

    如果在直導線附近(導線需要南北放置),放置一枚小磁針,則當導線中有電流通過時,磁針將發生偏轉。

    在此基礎上,通過了解環形電流、通電螺線管磁場的磁感線,以及條形磁體和馬蹄形磁體磁場的磁感線,進一步認識磁場的方向性。

    奧斯特實驗

    在奧斯特實驗中,當電路閉合時,電路中有電流,導線下邊的小磁針發生偏轉,受到磁場作用。

    電路斷開時,電路中無電流,小磁針不發生偏轉。所以得到的結論是:電流周圍存在磁場。

    同時,電路中電流方向相反時,小磁針偏轉方向發生也相反,說明小磁針受到的磁場作用相反。所以得到的結論是:磁場方向跟電流的方向有關。

    奧斯特實驗的兩個典型結論就是:電流周圍存在磁場;磁場方向跟電流的方向有關。

    奧斯特實驗

    奧斯特研究電流磁效應的過程

    丹麥物理學家漢斯·奧斯特(H.C.Oersted,1777-1851)是康德哲學思想的信奉者,深受康德等人關于各種自然力相互轉化的哲學思想的影響,奧斯特堅信客觀世界的各種力具有統一性,并開始對電、磁的統一性的研究。

    1751年富蘭克林用萊頓瓶放電的辦法使鋼針磁化的發現對奧斯特啟發很大,他認識到電向磁轉化不是可能不可能的問題,而是如何實現的問題,電與磁轉化的條件才是問題的關鍵。開始奧斯特根據電流通過直徑較小的導線會發熱的現象推測:如果通電導線的直徑進一步縮小那么導線就會發光如果直徑進一步縮小到一定程度,就會產生磁效應。

    但奧斯特沿著這條路子并未能發現電向磁的轉化現象。奧斯特沒有因此灰心,仍在不斷實驗,不斷思索,他分析了以往實驗都是在電流方向上尋找電流的磁效應,結果都失效了,莫非電流對磁體的作用根本不是縱向的,而是一種橫向力,于是奧斯特繼續進行新的探索。1820年4月的一天晚上,奧斯特在為精通哲學及具備相當物理知識的學者講課時,突然來了“靈感”,在講課結束時說:“讓我把通電導線與磁針平行放置來試試看!”于是,他在一個小伽伐尼電池的兩極之間接上一根很細的鉑絲,在鉑絲正下方放置一枚磁針,然后接通電源,小磁針微微地跳動,轉到與鉑絲垂直的方向。

    小磁針的擺動,對聽課的聽眾來說并沒什么,但對奧斯特來說實在太重要了,多年來盼望出現的現象,終于看到了,當時簡直使他愣住,他又改變電流方向,發現小磁針向相反方向偏轉,說明電流方向與磁針的轉動之間有某種聯系。

    奧斯特為了進一步弄清楚電流對磁針的作用,于1820年4月到7月,費了三個月的時間,做了六十多個實驗,他把磁針放在導線的上方、下方,考察了電流對磁針作用的方向;把磁針放在距導線不同距離,考察電流對磁針作用的強弱;把玻璃、金屬、木頭、石頭、瓦片、松脂,水等放在磁針與導線之間,考察電流對磁針的影響……

    奧斯特于1820年7月21日發表了題為《關于磁針上電流碰撞的實驗》的論文,這篇論文僅用四頁紙,十分簡潔地報告了他的實驗,向科學界宣布了電流的磁效應。

    1820年7月21日作為一個劃時代的日子載入史冊,它揭開了電磁學的序幕,標志著電磁學時代的到來。

    奧斯特當時把電流對磁體的作用稱為“電流碰撞”,他總結出了兩個特點:一是電流碰撞存在于載流導線的周圍;二是電流碰撞“沿著螺紋方向垂直于導線的螺紋線傳播”。

    奧斯特實驗證實了電流所產生的磁力的橫向作用,他在二十年前建立的信念,終于靠自己的實驗證實了。

    有人說奧斯特的電流磁效應是“偶然地發現了磁針轉動”,當然也不無道理,但是法國的巴斯德 說得好:“在觀察的領域中,機遇只偏愛那種有準備的頭腦。”

    奧斯特的發現轟動了整個歐洲,對法國學術界的震動尤大,法國物理學家阿拉果在瑞士聽到了奧斯特發現電流磁效應的消息,十分敏銳地感到這一成果的重要性,隨即于1820年9月初從瑞士趕回法國。9月11日即向法國科學院報告了奧斯特的這一最新發現,他詳細地向科學院的同事們描述了電流磁效應的實驗。阿拉果的報告,在法國科學家中引起了很大反響。當時,以科學上極為敏感、最能接受他人成果而著稱的安培(A.M.Ampere,1775-1836)對此作出了異乎尋常的反應,他于第二天就重復了奧斯特的實驗,并加以發展,在一周內于9月18日向法國科學院報告了第一篇論文,闡述了他重復做的電流對磁針的實驗,并提出了圓形電流產生磁性的可能性。安培在這個實驗中發現磁針轉動的方向與電流方向的關系服從右手定則,即是后人稱它為“安培右手定則”。

    奧斯特實驗說明了什么

    奧斯特實驗表明通電導線周圍和永磁體周圍一樣都存在磁場。

    奧斯特實驗揭示了一個十分重要的本質:電流周圍存在磁場,電流是電荷定向運動產生的,且磁場的方向與電流的方向有關,所以通電導線周圍的磁場實質上來源于運動電荷。

    參考文獻

    右手定則http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/480436.html

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